- •Введение
- •1. Основные термины и определения
- •Общая схема котельной установки с естественной циркуляцией, работающей на пылевидном твердом топливе
- •3. Материальный баланс процесса горения. Объемы и энтальпии воздуха и продуктов сгорания
- •4. Тепловой баланс котельного агрегата
- •Рекомендуемые температуры уходящих газов, оС
- •5. Классификация котлов и их основные параметры
- •6. Классификация топочных устройств и общие характеристики процессов
- •6.1. Показатели работы топочных устройств
- •6.2.1. Слоевое сжигание
- •6.2.2. Сжигание твердого топлива в пылевидном состоянии
- •6.3. Сжигание газа и мазута
- •7. Испарительные поверхности нагрева
- •8. Пароперегреватели
- •8.1. Назначение и классификация пароперегревателей
- •8.2. Конвективные пароперегреватели
- •8.3. Радиационные и ширмовые пароперегреватели
- •8.4. Компоновка пароперегревателя
- •8.5. Регулирование температуры пара
- •9. Экономайзеры
- •10. Воздухоподогреватели
- •Температура подогрева воздуха
- •11. Каркас и обмуровка котлов
- •12. Тягодутьевые машины
- •13. Золоулавливание
- •Сравнительные характеристики золоуловителей
- •14. Шлакозолоудаление
- •Распределение количеств шлака и золы
- •15. Дымовые трубы
- •16. Водоподготовка
- •16.1. Показатели качества воды
- •Нормы качества питательной воды для паровых котлов
- •Качество сетевой и подпиточной воды для водогрейных котлов
- •16.2 Осветление воды
- •16.3. Умягчение воды Натрий-катионитный метод
- •Водород-катионитный метод
- •16.4 Деаэрация воды
- •16.5 Внутрикотловая обработка воды
- •Средние значения коэффициентов теплопроводности для различных видов накипи
- •Нормы качества котловой воды
- •17. Гидродинамика паровых котлов с естественной циркуляцией
- •17.1. Расчет циркуляционного контура
- •17.2. Нарушения в работе контура естественной циркуляции
- •18. Водный режим и качество пара
- •18.1. Продувка котлоагрегата
- •19. Коррозия поверхностей нагрева
- •19.1. Высокотемпературная коррозия поверхностей нагрева
- •19.2. Коррозия металла внутренних поверхностей элементов котла
- •20. Загрязнение поверхностей нагрева
- •21. Котельные стали
- •21.1. Расчет на прочность элементов котлоагрегата, работающих
- •Заключение
- •Библиографический список
8.2. Конвективные пароперегреватели
Конвективный пароперегреватель выполняется обычно из труб с внутренним диаметром 22 – 36 мм, образующих змеевики, ввальцованные или приваренные к круглым коллекторам. Для промежуточных пароперегревателей диаметр труб d < 54 мм. В газоходе змеевики паро-перегревателя располагаются вертикально или горизонтально. Змеевики выполняются одинарными (однорядные), сдвоенными (двухрядные) и строенными (трехрядные). Для большей компактности пароперегревателя и обеспечения необходимой скорости пара в мощных агрегатах применяют двух- и трехрядные змеевики. Скорость пара в трубах пароперегревателя выбирается по условиям температурного режима труб. В первичных пароперегревателях массовая скорость пара должна быть Wρ = 500-1200 кг/(м2∙с). Большие значения массовой скорости принимаются для последних по ходу пара ступеней пароперегревателя.
При указанных скоростях пара значение коэффициента теплоотдачи от стенки к пару составляет α2 > 2000 Вт/(м2·К), что обеспечивает достаточно хорошее охлаждение металла труб и его температуру в пределах °С. Для выравнивания температуры пара по отдельным змеевикам при температуре его более 450 °С пароперегреватель разделяют на последовательно включенные по пару части с перемешиванием пара между ними. Перемешивание пара обеспечивается в смесительных коллекторах, к которым присоединены змеевики отдельных частей пароперегревателя. Кроме того, осуществляют переброс пара из змеевиков, расположенных в одной части газохода, в змеевики другой части. Подводить пар к раздающему коллектору рекомендуется рядом труб по всей его длине (рис. 45).
Рис. 45. Схема пароперегревателя с перебросом
Для надежной работы пароперегревателя, помимо обеспечения достаточной скорости потока и равномерной температуры подогрева пара по параллельно включенным змеевикам, необходимо осуществить наиболее рациональную схему включения пароперегревателя по ходу по-тока продуктов сгорания. В зависимости от направления движения потоков пара и продуктов сгорания различают пароперегреватели прямоточные, противоточные и со смешанным направлением потоков (рис. 46).
а) б) в) г)
Рис. 46. Схемы движения пара и продуктов сгорания в конвективных
пароперегревателях:
а – противоточное; б – прямоточное; в, г – смешанное
В противоточном пароперегревателе достигается наибольший возможный температурный напор между продуктами сгорания и паром, что уменьшает необходимую поверхность нагрева пароперегревателя и соответственно снижает расход на него металла. Недостатками противоточной схемы являются размещение последних по ходу пара частей змеевиков в области наиболее высоких температур продуктов сгорания и тяжелые температурные условия работы металла труб. При прямоточном пароперегревателе температурный напор меньше, чем при противоточном, однако условия работы металла труб лучше, так как части змеевиков с наибольшей температурой пара обогреваются продуктами сгорания, охлажденными на входных участках змеевиков.
Оптимальной является смешанная схема включения пароперегре-вателя, при которой большая и первая по ходу пара часть перегревателя выполняется противоточной, а завершение перегрева пара происходит во второй его части при прямотоке. При этом в части змеевиков, расположенных в области наибольшей тепловой нагрузки пароперегревателя, в начале газохода, будет умеренная температура пара, а завершение перегрева пара происходит при меньшей тепловой нагрузке. Соотношение противоточной и прямоточной частей пароперегревателя выбирается из условия одинаковых температур металла в начале и конце змеевика прямоточной части пароперегревателя. При выполнении пароперегревателя из обычной углеродистой стали температура пара в конце противоточной части пароперегревателя должна быть не выше 400 – 425 °С.
Первичный конвективный пароперегреватель обычно устанавливается в виде вертикальных змеевиков в горизонтальном газоходе между топкой и конвективной шахтой при температуре продуктов сгорания перед ним 900 - 1000 °С. Пароперегреватель для промежуточного перегрева пара представляет собой горизонтальные змеевики, расположенные в опускной конвективной шахте, причем начальная температура продуктов сгорания перед ним должна быть не выше 850 °С.
На рис. 43 показана схема пароперегревателя барабанного парогенератора высокого давления с конвективным пароперегревателем 4, выпол-ненным в виде вертикальных змеевиков. Каждый змеевик располагается в плоскости, перпендикулярной фронту парогенератора. Расположение змеевиков в плоскости, совпадающей с направлением движения продуктов сгорания, обеспечивает одинаковый обогрев всех змеевиков при значительном снижении температуры газов по глубине газохода. Наряду с этим устраняется влияние на тепловосприятие змеевиков неравномерных температур по высоте газохода, которое в нижней и верхней части змеевиков может различаться на 20 % и более. Однако расположение змеевиков в плоскости, перпендикулярной фронту парогенератора, при неодинаковой температуре продуктов сгорания по ширине газохода приводит к неравномерному тепловосприятию змеевиков по ширине газохода. В результате тепловая нагрузка отдельных змеевиков может превышать среднюю на 10 – 20 %. В этих условиях для обеспечения нормальной работы труб пароперегревателя его разделяют на части с перемешиванием пара в коллекторах до поступления его в последующую часть. Змеевики вертикального пароперегревателя обычно располагаются в коридорном порядке с целью обеспечения возможности легкой их очистки от наружных загрязнений и уменьшения опасности зашлаковывания. Змеевик пароперегревателя выполнен из двух параллельно включенных по пару труб, что позволяет разместить в габаритах газохода большую поверхность нагрева. Скорость продуктов сгорания в газоходе остается такой же, как и при одинарном змеевике, а скорость пара уменьшается в 2 раза.
На рис. 47 показано крепление вертикального пароперегревателя. Вертикальные змеевики подвешены к каркасу парогенератора за концы верхних петель, вынесенных из зоны обогрева. Подвеска змеевиков осуществлена с помощью хомутов, охватывающих трубки и подвешенных к крючку, укрепленному на балке каркаса. Для обеспечения определенного расстояния между змеевиками на нижние петли змеевиков укладывают дистанционирующие гребенки из жароупорного чугуна и скрепляют их при помощи хомутов из жаропрочной стали.
Рис. 47. Крепление вертикального конвективного пароперегревателя:
1 – змеевик; 2 – подвесные планки; 3 – верхние изгибы труб;
4 – потолочные трубы; 5 – дистанционирующие гребенки;
6 – опорные планки